Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Антимикробная активность и экологическая роль белковых включений бактерий - представителей родов Bacillus, Xenorhabdus, Photorhabdus

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Юдина, Татьяна Георгиевна

Выводы.

1. Различные белки параспоральных кристаллов всех исследованных подвидов Bt способны к антимикробной активности. Cry-белки оказывают бактериодинподобный эффект на клетки некоторых других подвидов Bt, а также антимикробное действие, наиболее выраженное в отношении ряда грамположитедъных бактерий и архей. Специфичность влияния Cry-белков на прокариот-симбионтов насекомых, чувствительных к этим белкам, не превышает таковую для других прокариот.

2. Cry-белки кристаллов Bt полифункцшшальяы. Это особая группа белков, механизм активности которых различается в зависимости от клеток-мишеней. Такой механизм отличен от уже известных механизмов действия белковых токсинов. Конечный эффект влияния Сгу-белков на клетки эукариот и прокариот мембраногропный.

3. К антимикробному действию способны некоторые фрагменты Cry-белков, полученные путём ограниченного протеолиза, как сохранившие инсектицидную активность, так и утратившие её, а также Cyt-белки параспоральных кристаллов Bt.

4. Антибактериальное действие уникальных белков нового семейства Bti34-Bti36, впервые выделенных из кристаллов Bt подвида israelensis, отличается от действия Сгу-белков.

5. Бактериальные клеточные стенки и некоторые их составляющие способны усиливать антимикробное действие Cry-белков. Влияние аминосахаров на активность Cry-белков и некоторых их фрагментов различается.

6. Основные признаки лизиса клеток бактерий и архей под влиянием Cry-белков сходны, что показано с помощью электронной микроскопии. Картина разрушения бактериальных клеток под влиянием Cry-белков и белков нового семейства Bti34-Bti36 различается.

7. Определение антибактериальной активности белков кристаллов имеет большое практическое значение при разработке оптимальных условий получения и хранения биопестицидов на основе Bt, при контроле регламента их производства и биологической активности, а также при изучении новых белков, выделенных из кристаллов, и при изучении структурно-функциональных особенностей различных белков кристаллов Bt.

8. Белки, образующие включения в клетках бактерий p. Xenorhabdus и p. Photorhabdus, симбионтов энтомолатогенных нематод, проявляют антибактериальную активность широкого спектра, которая, по-видимому, играет важную роль при образовании новых мутуалистических симбиозов нематода-бактерия.

9. Образование белковых включений - один из способов экологической стратегии, характерный для микроорганизмов. Это путь, которым бактериальные популяции накапливают биологически активные белки и сохраняют их в виде включений для помощи дочерним популяциям в их борьбе за существование. Антимикробная активность белков включений защищает дочерние популяции на начальных этапах их развития от ряда конкурирующих микроорганизмов.

Список опубликованных научных работ и изобретений по теме диссертации.

Обзоры и главы в книгах.

1. Егоров Н.С., Юдина Т.Г. 1989. Биологически активные соединения, определяющие токсичность микробных инсектицидов на основе Bacillus thuringiensis. Обзор. М., ВНИИСЭНТИ. Выя. 5, С. 1 - 50.

2. Юдина Т.Г. 1996. Сравнение антибактериальной активности параспоральных включений различных бацилл. Известия РАН. Серия биол. №5. С. 535 - 541.

3. Юдина Т.Г. 2004. Особенности экологической стратегии и биотических связей у микроорганизмов. В кн. "Экология микроорганизмов." Учебник для студ. вузов под ред. А.И. Негрусова. М., Издат. Центр "Академия". С.105 -114.

4. Юдина Т.Г. 2004. Роль симбиозов прокариот с протестами и макроорганизмами в эволюции биосистем. В кн. "Экология микроорганизмов". Учебник для студ. вузов под ред. А.И. Нетрусова. М., Издат. Центр "Академия". С.114-145.

5. Юдина Т.Г., Богданов А.Г. 2005. Электронная микроскопия и сканирующая зондовая микроскопия в микробиологии. В кн. "Практикум по микробиологии". Учебн. пособие для студ. вузов под ред. А.И. Негрусова. М., Издат. Центр "Академия". С. 83 - 93.

6. Юдина Т.Г. 2005. Полифункциональные белхи бактерий. В кн. "Практикум по микробиологии". Учебн. пособие для студ. вузов под ред. А.И. Нетрусова. М., Издат. Центр "Академия". С. 371 - 376.

Экспериментальные статьи.

7. Юдина Т.Г., Егоров Н.С., Лории Ж.К., Выборных С.Н. 1988. Биологическая активность параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Известия АН СССР. Серия биологич. №3. С. 427 - 436.

8. Егоров Н.С., Юдина Т.Г. 1989. Модификация полипептидов параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Сельскохозяйственная биология. Ksl. С. 107- 108.

9. Ефимпев Е.И., Буров Т.П., Соломин А.А., Юдина Т.Г., Егоров Н.С. 1989. Определение роли компонентов битоксибациллина в проявлении его биологической активности. Антибиотики и химиотерапия. Г.43. №11. С. 841 - 846.

10. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Баранов А.Ю. 1990. О корреляции между инсектицидной и антибиотической активностями параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Микробиология. Т.59. вып.З. С. 448 - 452.

11. Лаврикова В.В. Крашенинникова Т.К., Юдина Т.Г., Егоров Н.С., Кантере В.М. 1991. Влияние аэрации на развитие и биологическую активность Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki шт. Z-52. M., Дед. в НПО "Медбиоэкономика" 14.03.1991. №525- мб- 91.

12. Лаврикова В.В. Крашенинникова Т.К., Юдина Т.Г. 1991. Влияние аэрации на развитие и биологическую активность Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki на ацетатной среде. Деп. в НПО "Медбиоэкономика" 17. 09. 1991.№562-мб91.

13. Юдина Т.Г., Саламаха О.В., Олехнович Е.В., Рогатых Н.П., Егоров Н.С. 1992. Влияние источников углерода на биологическую активность и морфологию параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Микробиология, г.б 1. вып.4. С. 577 - 584.

14. Лаврикова В.В., Ириков В А., Юдина Т.Г., Крашенинникова Т.К., Кантере В.М. 1992. Оптимизация условий аэрации в процессе культивирования Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki с использованием интегральной квазидинамической модели. Биотехнология. №2. С. 61 - 66.

15. Калмыкова Г.В., Бурцева Л.И., Юдина Т.Г. 1995. Сравнительная характеристика мутантов Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki. Микробиология, т.64. №4. С. 461 - 468.

16. Люгикова Л.И., Юдина Т.Г. 1995. Чувствительность термита Anacanthotermes ahngeriarm (.Isoptera) к нескольким подвидам Bacillus thuringiensis. Вестник Московского университета. Сер. 16. Биология. №4, С. 45 - 50.

17. Юдина Т.Г., Милько Е.С., Егоров Н.С. 1996. Чувствительность диссоциантов Micrococcus luteus к действию эндотоксинов В. thuringiensis. Микробиология. Т.65. №3. С, 365 - 369.

18. Солонцов И.Л., Юдина Т.Г. 1996. Сканирующая туннельная и электронная микроскопия параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Микробиология. Т.65. №2. С. 235-240.

19. Юдина Т,Г., Егоров Н.С. 1996. Антимикробная активность белковых включений различных бактерий. Доклады РАН. Т.349. №2. С. 283 - 287.

20. Юдина Т.Г., Бурцева Л.И. 1997а. Действие эндотоксинов четырёх подвидов Bacillus thuringiensis на различных прокариот. Микробиология. Т.66. №1. С. 25 - 31.

21. Юдина Т.Г., Бурцева Л.И. 19976. Предварительный отбор подвидов Bacillus thuringiensis, способных к синтезу уникальных эндотоксинов. Сб. научн. трудов "Регуляция числ. беспозвоночных и фитопагогенов". Новосибирск. 1997. С. 59 - 64.

22. Юдина Т.Г., Доологкельднева Т. 1999. Новые штаммы энтомопатогенных бактерий, выделенные в горных лесах Кыргызской Республики. Свойства параспоральных включений ряда этих штаммов, г. Ош. Материалы Межд. симпозиума "Сохранение и защита горных лесов". С. 68 - 72.

23. Yudina T.G., Konukhova A.V., Revina L.P., Kostina L.I., Zalunin I.A., Chestukhina G.G. 2003. Antibacterial activity of Cry- and Cyt-proteins from Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. Can. J. Microbiol. V49,№1. P. 37 - 44.

24. Юдила Т.Г., Брюханов А.Л., Нетрусов А.И. 2004. Чувствительность архей к антибиотическому действию белков параспоральных включений различных подвидов Bacillus thuringiensis. Микробиология. Том 73. №1. С. 25 - 30.

25. Revina L.P., Kostina L.I., Dronina V.F., Zalmin I.A., Chestukhina G.G., Yudina T.G., Konukhova A. V., Izumrudova A.V. 2005. Novel antibacterial proteins from entomocidal crystals of Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. 2005. Can. J. Microbiol. V.2. P. 141 - 148.

26. Yudina T.G, Bryukhanov A.L., Zahrnin 1.А., Revina L.P., Kostina L.I., Voyushina N.E., Chestukhina G.G., Netrusov A.l. Antimicrobial activity of the different proteins and their fragments from Bacillus thuringiensis parasporal crystals against Clostridia and archaea. Anaerobe (in press).

Изобретения.

27 Егоров Н.СЛория Ж.К., Юдина Т.Г. Способ получения очищенного протеолигического фермента. А.с .№732382,07.01 1980. Приоритет от 11.07.1977.

28. Зурабова Э.Р., Рассомагина Н.А., Хайдапова Д.Д., Юдина Т.Г., Тимонькин Ю.Н., Давыдов В.Н., Круглякова Т.П., Дергалюк М.Н. Штамм Bacillus thuringiensis var. kurstaki продуцент дельта-эндотоксина. А.с. № 769787. 13.06.1980. Приоритет от 22.05.1979. Внедрено. Получен знак "Изобретатель СССР". ■

29. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К. 1987. Способ выделения антибиотиков из параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki. А.с. №1367491, 15.09.1987. Приоритет от 02.10.1985.

30. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К. 1988. Способ определения антибиотического действия параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. А.С. №1420947. 01. 05. 1988. Приоритет от 29.10.1985. Внедрено в НПО "Биомаш". Акт о внедрении 30/9.1 .от 29.11.1990.

31. Юдина Т.Г., Егоров Н.С. 1996. Способ определения биологической активности эндотоксинов различных латотшхов Bacillus thuringiensis. Патент № 2051971. 1996. Приоритет от 03.12.1991.

Тезисы докладов.

32. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К. 1982. Значение экзопротеаз и веществ антибиотического действия Bacillus thuringiensis для экологии энтомопатогенных микроорганизмов. Сб. трудов Всес. симпоз. "Микроорганизмы как компонент биогеоценоза". Алма-Ата. С. 227 - 229.

33. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К. 1985. Изучение свойств параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Труды IV Всес. Межуниверс. конф. по биол. клетки. Тбилиси, Изд-во Тбилисского ун-та. 4.1. С. 259 - 261.

34. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К. 1986. Антибиотическая активность параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Сб. Тез. докл. Всес.конф. "МГУ-Главмикробиопром". Москва. С. 18-19.

35. Егоров Н.С., Лория Ж.К., Юдина Т.Г. 1986. О возможном механизме токсикологического действия кристаллов Bacillus thuringiensis. Там же. С.19-20.

36. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К., Уваров ИЛ, Ефимцев Е. И., Чигалейчик А.Г. 1986. Определение интенсивности токсикологического действия кристаллов Bacillus thuringiensis. Там же. С.21.

37. Егоров Н.С., Юдина Т.Г., Лория Ж.К., 1986. О биологической активности параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Труды Всес. конф. "Пути совершенств, микробиол. борьбы с вредн. насекомыми а болезнями растений." Оболенск. С. 208 - 209.

38. Егоров Н.С., Юдина Т.Г. 1987. Биологическая активность параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis и возможные причины её различного проявления. Тез. докл. Всес. конф. "Биосинтез вторичных метаболитов." Пущияо. С. 69 - 70.

39. Egorov N.S.,Yudina T.G. 1987. The antibiotic activity of parasporal crystal solutions from Bacillus thuringiensis. Proc. 4 Etir. Congr. onBiotechnol. Amsterdam. V.3. P. 550 - 552.

40. Егоров H.C., Юдина Т.Г. 1988. Роль протеолигических ферментов микроорганизмов в модификации полипептидов параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis. Тез. докл. ГУ Всес. конф. «Биосинтез ферментов микроорганизмами». Ташкент. "Фан." С. 67 - 68.

41. Юдина Т.Г., Егоров. 1989. Литические соединения Bacillus thuringiensis -дополнительный фактор вирулентности бактериальных инсектицидов. Тез. докл. Всес. конф. "Пробл. созд. и прнмен. микробиол. средств защиты раст." Велегож. С. 47.

42. Лаврикова В.В., Крашенинникова Т.К., Кантере В.М., Рогатых Н.П., Юдина Т.Г., Егоров., Базаренко И.Л., Михайлов A.M. 1990. Количественное определение дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. Тез. докл. II Симпоз, стран - членов СЭВ по микробным пестицидам. Протвино. С. 170.

43. Юдина Т.Г., Егоров Н.С., Саламаха О .В., Олехнович Е.В. 1990. Антибиотическая активность параспоральных кристаллов при выращивании Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki на разных средах. Там же. С.185.

44. Юдина Т.Г. 1992. Сравнение биологической активности дельта-эндотоксинов разных подвидов Bacillus thuringiensis. Тез. докл. IV Всес. конф. »Микроорганизмы в сельском хозяйстве». "Наука". Пущино. С. 220.

45. Solontsov I. L., Yudina T.G. 1993. Scanning tunneling microscopy of delta-endotoxins Bacillus thuringiensis and their interactions with microorganisms. Abstr. of 2 Internal Conf. «NANO-И». Moscow. P. 28.

46. Yudina T.G., Egorov N.S., Aibatsky N.P., Burtseva L.I. 1994. The antimicrobial action of parasporal crystals of Bacillus thuringiensis with different morphology. Book of Abstr. of Internat sympos. on Antimicrobial Agents. Czech Republic. Ns49. P.67.

47. Yudina T.G., Ljutikova L.I. 1995. New approach to research of environmentally safe microbial insecticide producers. Europ. J. of Plant Pathology. Abstr.of Х1П Internat. Plant Protection Congr. P. 1296.

48. Юдина Т.Г., Бурцева Л.И. 1995. Новая технология поиска продуцентов экологически безопасных бактериальных инсектицидов. Тез. докл. Межд. Конф. "Фундам. и приклада, аспекты охраны окруж. среды." Томск. 4.2. С. 320 - 321.

49. Yudina T.G., Ivanova E.S. 1996. Antibiotic activity of protein inclusions of Xenorhabdus nematophilus andZ bavienii from entomogenovis nematodes. Rus. J. of Nematology. №4. P. 102.

50. Yudina T.G., Spiridonov S.E. 1997. Antimicrobial activity of protein inclusions from bacteria symbiotic with eatonaopathogenie nematodes. Pap. of II Internat. Sympos. of Nemathology. Moscow. Russian J. ofNemathology. V.6. №1. P.41.

51. Юдина Т.Г. 1998. Экологическая роль белков включений бактерий рода Bacillus и рода Xenorhabdus. Тез. докл. Межд. сш\шоз."Биолотич. и интегрированная защита леса". Пушкино, Моск. обл. С. 118 -119.

52. Yudina T.G., Ljutikova L.I. 1998. Protein inclusions of certain bacteria as perspective source of unique polypeptides with antibiotic activity. Folia Pharmaceutica Univer. Carolinae. XXIII Supply. P. 170-171.

53. Юдина Т.Г., Зарубина А.П. 1999. Антибиотическая активность и токсичность белковых включений Photorhabdus luminescem, симбионта энтомопатогенных нематод Heterorhabditis. С.-Петербург.ТрудыЗоологич.Ин-таРАН. Т.280. С. 128- 129.

54. Yudina T.G., Zalunin I.A., Revina L.P., Kostina L.I. 1999. The determination of antibacterial activity of delta-endotoxins of Bacillus thuringiensis and their fragments during investigation of structural and functional organization. Abstr.of IX Internat. Congr. of Bacteriol. and Appl. Microbiol. IUMS. Australia. Sydney. BPOl 1.06. P. 86.

55. Юдина Т.Г. 2000. Сравнение антибиотической активности белковых включений бацилл и бактерий - симбионтов энтомопатогенных нематод. Сб. Тр. научн. конф. "Проблемы экологии и физиол. микроорганизмов". Москва. Диалог-МГУ. С. 107.

56. Юдина Т.Г., Зарубина А.П. 2001. Сравнение антибиотической активности и токсичности белков включений бактерий Bacillus и Photorhabdus - симбионта энтомопатогенных нематод. Тез. докл. IV Междунар. Нематологического симпозиума. Москва. С. 152-153.

57. Zalunin I.A., Dronina М.А., Yudina T.G., Revina L.P., Kostina LI, Chestukhina G.G. 2003. Activity of Bacillus thuringiensis crystal proteins against environmental microorganisms. Book of abstr. of intern, sympos. of ecol. impact of genet, modif, microorg. Chech Republic. Praha. P. 55.

58. Юдина Т.Г., Егоров H.C., Брюханов А.Л. Нетрусов АЛ., Ревина Л.П., Косгина Л.И., Залунин И.А., Чесгухина Г.Г. 2004. Антимикробная активность и экологическая роль белков параспоральных включений Bacillus thuringiensis. Труды всерос. симпоз. с междунар. участием "Биотехнология микробов". Биол. ф-т МГУ 20 - 23 октября 2004 г. МАКС-Пресс.

59. Юдина Т.Г. 2004. О влиянии полифункциональных Cry-белков Bacillus thuringiensis, синтезируемых трансгенными растениями, на микробоценозы почв, растений и животных. Тез докл. II Межд. Конф. «Биотехнология - охране окружающей среды». М., 25 -27 мая 2004 г. Научн. труды Межд. биотехнологического центра МГУ. С. 157.

60. Юдина ТТ., Зарубина А.П., Егоров Н.С., Ревина Л.П., Костина Л.И., Залунин И.А., Честухина Г.Г. 2005. Токсичность Сгу-11А-белка и нового уникального белка из параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis subsp. israelemis для Escherichia coli. Тез докл. П Межд. Конф «Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, биологический потенциал» ICOMID-2005. 20 - 25 сентября 2005 г. Пермь. С. 110 - 111.

61. Юдина Т.Г., Брюханов A.JL, Ревина Л.П., Костина Л.И., Залунин И.А., Честухина Г.Г., Нетрусов А.И. 2005. Влияние белков параспоральных кристаллов Bacillus thuringiensis и некоторых фрагментов этих белков на анаэробньй бактерий. Тез докл. В Межд. Конф «Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, биологический потенциал» ICOMID-2005.20 - 25 сентября 2005 г.Пермь. С. 109 - 110.

Благодарности.

Автор выражает п

С. 102. профессору Н.С. Егорову з

Автор искренне благ интерес к работе.

Особая благодарное

ФГУП ВНИИ Генетика з

Залунину, к.х.н. Л.П. Реви

Автор искренне npj благодаря которой была i

Автор сердечно 6j факультета МГУ д,б.н. J Ивановского, О.И. Баул) Козлову, В.Г. Милько, Т.А. Чердьшце£ к.б.н. Л.И. Бурцеву и A.j е

Особая благодарю

Автор выражает пг сотрудникам кафедры микробиологии биологического факультета МГУ .

Заключение.

В ирироде известно много примеров запасания клетками высокомолекулярных соединений в качестве источников питания и энергии. Эти вещества используются, например, при делении клеток, при наступлении неблагоприятных условий для роста. Многоклеточные эукариоты обычно накапливают питательные вещества рядом с яйцеклетками, используя их при развитии зародыша

Клетки запасают в виде включений полисахариды, липиды, полифосфаты, белки, а также (в особых везикулах) газы, железо, и др. Считают, что клеточные включения прежде всего выполняют функцию хранения метаболитов при их избыточном образовании (Barloy et al., 1996), В то же время включения, не имеющие существенного значения для метаболизма, могут обеспечивать преимущество на отдельных стадиях роста или в особых условиях среды (Ленгелер и др., 2005).

Однако, в виде включений часто запасаются биологически активные белки. В таком случае эти включения будут обеспечивать преимущество накопившим их организмам прежде всего благодаря биологической активности таких белков. Например, морской моллюск Chlamys islandica запасает лизоцимы в виде палочковидных включений в своём кишечнике, используя их для интенсивного расщепления микробной биомассы при питании. Как указывалось ранее, лизоцимы — иолифунюциональные белки, которые не только расщепляют ПГ бактериальных клеток благодаря своей ферментативной активности, но и оказывают мембранотропное действие, даже утратив ферментативную активность. Механизм такого действия пока не изучен (During etal., 1999).

Значительно больше примеров образования включений из биологически активных белков известно у бактерий. В ряде случаев установлено, что при растворении таких включений образующие их белки проявляют ферментативную активность или являются токсинами животных, растений (см. табл. 5.1).

Активность белков каких-либо включений в отношении микроорганизмов ранее не исследовали.

В данной работе впервые обнаружена способность белков включений, образуемых бактериями - представителями pp. Bacillus, Xenorhabdus, Photorhabdus, к антимикробному действию. Установлено, что Cry-белки параспоральных кристаллов энтомопатогенных, свободно живущих в почве бактерий Bt, полифункциональны. Они не только с высокой специфичностью убивают, как токсины, чувствительных беспозвоночных ( что было известно ранее), но и оказывают бакгериоцикподобное и антимикробное действие на ряд микроорганизмов, прежде всего - на прокариот, при этом разрушая их КС и ЦМ.

Показано, что другие белки включений Bt также способны к антимикробной активности. Это Cyt-белки, а также впервые выделенные из кристаллов подвида israelensis уникальные ВШ4-Вй36-белки нового семейства, проявляющие высокую антибактериальную активность, но, в отличие от других белков кристаллов Bt, практически не оказывающие инсектицидного действия. Доказано также, что антимикробный эффект проявляют и некоторые фрагменты Сгу-белков, как сохранившие, так и утратившие способность к инсектицидному действию. Это расширяет возможности борьбы молодых развивающихся из спор популяций Bt с микроорганизмами-конкурентами.

Изучение механизмов антимикробного действия различных белков, образующих включения у бактерий - новое направление исследований. Оно открывает возможности сравнительного изучения неизвестных ранее механизмов антибиотической активности белков

Таким образом, белковые включения - источник белков с уникальной биологической активностью, в том числе, с ранее не изученной антимикробной, которые можно сравнительно легко выделять и исследовать с целью использования в медицине, биотехнологии и других областях.

В последние годы и другие исследователи начали изучать влияние Сгу-белков кристаллов или их фрагментов на микроорганизмы (Кляментова, 2001; Vazques-Padron et al., 2004). Ранее было опубликованы работы о влиянии на микробные клетки цитолитических Cyt-белков (Douek etal., 1992; Wu, Federici, 1993; Matiasherob et al., 2003).

Способность белков кристаллов убивать не только чувствительных беспозвоночных, но и некоторые микроорганизмы, хотя и менее активно (с эффективностью, свойственной для антибиотиков, а не для токсинов) - важный фактор, который необходимо учитывать при использовании трансгенных растений, в которых экспрессируются cry-гены. Эти исследования необходимы для того, чтобы оценить и научиться предотвращать отрицательные экологические последствия (обусловленные, прежде всего, антимикробной активностью Сгу-белков) расширяющегося внедрения соответствующих трансгенных растений в природные биоценозы.

В последние годы установлено, что бактерии pp. Xenorhabdus и Photorhabdus, симбионты энтомопатогенных нематод, образуют растворимые инсектицидные токсины. Планируется введение генов, кодирующих такие токсины, в состав комплексных биоинсектицидов. Кроме того, генетики считают возможным вводить гены, кодирующие инсектицидные белки бактерий pp. Xenorhabdus и Photorhabdus в растения, подобно тому, как это осуществлено для Cry-белков (см. гл. б). Полученные результаты указывают на необходимость более взвешенного решения указанных задач. Прежде всего необходимо всестороннее изучение биологической активности инсектицидных токсинов бактерий pp. Xenorhabdus и Photorhabdus. Кроме того, антимикробная активность белков включений этих бактерий также может оказывать ингибирующее влияние на микробоценозы.

Образование белковых включений - один из способов экологической стратегии микроорганизмов, часто встречающийся у бактерий, Благодаря ему популяции бактерий накапливают биологически активные белки и сохраняют их в виде включений для помощи дочерним популяциям в конкурентной борьбе за завоевание новых экологических ниш и выживание в них. "Забота" материнских популяций одноклеточных прокариот о дочерних, необходимая для поддержки развития молодых, способных пока только делиться, клеток, в новой экологической нише, рассматривается впервые. Такой способ экологической стратегии, когда белки запасаются бактериями в виде включений для помощи дочерним популяциям в конкурентной борьбе на первых этапах своего развития, характерен именно для прокариот. Эти выводы обобщены в приводимой ниже схеме.

Биологическая активность н экологическая роль белков, образующих включения бактерий.

Парасио раль ные кристаллы Bacillus thuringiensis: а) первичные автономные факторы патогенносги; б) факторы защиты от конкурентной микрофлоры дочерних популяций, развивающихся из спор, до достижения ими кворума.

Белки кристаллов Bt:

1). Полифункциональные Сгу-белки:

1.1. Высокоспецифичные токсины беспозвоночных

1.2). Оказывают бактериоцишюдобное действие на некоторые подвиды В. thuringiensis

1.3). Проявляют антимикробную активность кряду бактерий и архей

1а). Некоторые фрагменты Cry-белков, сохранившие или утратившие инсектицидную активность, способные к антимикробному действию.

2. Cyt-белки:

2.1. Дитолитический эффект на различные клетки 2.2). Антимикробный эффект

2.3. Синертическое влияние, усиливающее инсектицидную активность Сгу-белков 3). Новое семейство уникальных Bti34 -ВШб-белков, впервые выделенных из кристаллов Bt подвида israelensis:

3.1).Высокая антибактериальная активность широкого спектра при практически полном отсутствии инсектицидной активности

3.2) Способность связывать некоторые чужеродные антибиотики

Включения бактерий родов Xenorhabdus и Photorhabdus, симбионтов энтомопатогенных нематод - резервуар белков с антибиотической активностью, необходимой для создания дочернего энтомолатогенного симбиоза нематода - бактерия.

Белки этих включений: 1. Не способны к инсектицидному действию

2). Проявляют антимикробную активность широкого спектра

3. Проявляют гемолитическую активность

Примечание: скобками отмечены свойства, показанные в данной работе.